Geoviden 2014, 1 - Geocenter København
2014 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 1 GEOLOGI OG GEOGRAFI NR. 01 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 2 Kai Sørensen Tidl. vicedirektør, GEUS [email protected] Kontinenter i kollision - da bjergene blev gennemsigtige kendelse var dog ikke blot et schweizisk produkt – tilsvarende fremskridt blev skabt i forståelsen af de kaledoniske bjerge i både Skotland og Skandinavien samtidigt. Geologisk kortlægning I begyndelsen af 1800-tallet havde man kun en forsimplet forestilling om strukturen af bjergkæder. første tredjedel af 1800-tallet. Inspireret af denne kortlægning, som kan siges at være et resultat af den industrielle revolution, idet disse. En fladtliggende forkastning, som bringer ældre bjergarter til at ‘hvile’ på yngre bjergarter, kaldes en overskydning. Og den bjergartspakke, som er blevet ‘overskudt’, kaldes et ‘dække’. Smith kortlagde med det formål at finde ruter til anlæg af kanaler til kulfragt, blev den britiske geologiske undersøgelse, BGS, grund- Mio. år lagt i 1835. I den sidste halvdel af 1800-tallet blev geologisk kortlægning taget op som nationale opgaver over hele Europa, således i 23 Norge og Sverige i 1858, og i Danmark i 1888. Indsatsen i Sverige kom bl.a. til at betyde, at den erkendelse, som for alvor åbnede for forståelsen af bjergkædedannelse, ikke bare blev opnået i Alperne og Skotland, men også i den skandinaviske fjeldkæde. Æra Æon Periode Kvartær 2,6 Neogen Palæogen Kænozoikum tiden, ved at koncentrere skildringen om en håndfuld schweiziske geologer, som udfordret af deres eget lands bjerge nåede langt i forståelsen af Alperne som et resultat af kontinent–kontinent-kollision og dernæst ‘kastede sig over’ Himalaya. Den afgørende er- siler – og en færdighed i geologisk kortlægning, som nødvendigvis først måtte læres et sted, hvor lagenes struktur er simpel. Det blev i England, at den første omfattende kortlægning blev foretaget af William Smith i yngste øverst. Moine bjergarterne er dog langt ældre end Silur og overlejrer de kambriske sedimenter, fordi de er skubbet op over 65 Mesozoikum anden omgang i konsekvens af ‘opfindelsen’ af pladetektonikken i 1970erne. I dette hæfte vil jeg tegne et subjektivt billede af pioner- En rigtig forståelse af bjergenes struktur krævede både en veludviklet stratigrafi og dermed evnen til at knytte en (relativ) alder til et sediment ved hjælp af dets indhold af fos- chisons bidrag til den stratigrafiske tidsinddeling . Murchinson var overbevist om, at de krystalline skifre (som nu kaldes Moine skifre) var af Silur alder, og at de indgik i en normal lagserie, med de ældste lag nederst og Kridt 143 Jura 200 Trias 251 Perm 299 Karbon Phanerozoikum Den forståelse, som vi i dag har om bjergkæders dannelse, er skabt i to omgange. I første omgang i en pionerperiode i slutningen af 1800- og begyndelsen af 1900-tallet og i stalline skifre (en metamorf bjergart) overlejrede sedimenter af før-Silur alder. Etableringen af den geologiske periode Silur (ca. 444–416 mio. år før nu) var Mur- Palæozoikum De første vanskelige skridt Sir Roderick Murchison var direktør for BGS fra 1855 og var i den sidste del af sit aktive liv optaget af de geologiske forhold i det nordvestlige Skotland, hvor man kunne se, at kry- Tertiær I anden halvdel af 1800-tallet førte kortlægning af Alperne, Skotland og Skandinavien til en nogenlunde samtidig forståelse af den slags bjergkædedannelse, hvor kontinenter kolliderer. Det centrale element her var, at man opdagede, at løsrevne skorpe-enheder (dækker) var stablet på uventet vis, fx fandt man ældre enheder, der lå oven på yngre. De udbredte, daterbare sedimenter i Alperne har gjort denne bjergkæde til et skoleeksempel for tektonikken, fordi de muliggjorde en detailleret forståelse af bjergkædens opbygning. I 1930erne fandt alpegeologer lighedspunkter i klodens højeste bjerge – i Himalaya. For at forstå disse fremskridt i erkendelse tager vi igennem Alperne og Himalaya med geologer, der var med til at knække gåden om bjergenes dannelse. 359 Devon 416 Silur 444 Ordovicium 2500 Prækambrium C: krystalline massiver; S: sedimenter. 02 GEOVIDEN NR. 1 2014 Arkæikum Proterozoikum Kambrium 542 Hadal Tidlig alpeopfattelse (Studer 1832) 488 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 3 Bjergryggen Tschingelhoren over Elm. Tunger af gult i blåt antyder en bevægelse af den øvre enhed mod venstre i forhold til den nedre enhed. Foto af Arnold Heim fra starten af 1900-tallet med hans håndkolorering. Fotoet er spejlvendt for at alle figurer i dette hæfte er orienteret således at subduktion sker mod højre i profilerne. Kilde foto: Copyright ETH Bibliotek. V Ø Figur side 7 nederst 1m Figur side 4 Figur til venstre Figur øverst Vejsidelokalitet ved Lochseite, Glarus. I Glarus står verden på hovedet: Øverst Perm (orange) ovenpå Jura (blå) og nederst Tertiær (gul). Også her ses tunger af gult i blåt, som viser en bevægelse af den øvre enhed mod venstre i forhold til den nedre enhed. Legende: Se det geologiske kort til højre. Figur side 8 øverst Kilde profil: Tegnet af Albert Heim, gengivet fra ‘Geologie der Schweiz’. I 1848 besøgte Murchison Schweiz og så på geologi i kantonen Glarus, der ligger umiddelbart syd for Zürich. Kortlægningen af denne del af Alperne ‘tilhørte’ familien Escher, faderen Hans Conrad og hans søn Arnold. Både far og søn udførte omfattende feltarbejde i Glarusalperne og opdagede, at der i store dele af området ligger bjergarter af Perm alder over meget yngre bjergarter. Deres kortlægning var således gået skridtet videre end William Smith: kortlægning af komplicerede strukturer i vanskeligt bjergterræn. Murchison rapporterede om sit besøg i Glarus med disse ord: “the strata had been inverted, not by frequent folds like in the Higher Säntis (læs om Säntis længere fremme) … but in one enormous overthrow”. Hvad Murchison ikke skrev noget om var, at der var britiske geologer, der havde den opfattelse, at man også i Skotland måtte ty til 0 5 10 15 20 25 km re Tertiær) Molasse (Yng e Kridt og Flysch (yngr ) ældre Tertiær mergel) Kridt (kalk, ergel) m , alk (k ra Ju Trias erm) Verrucano (P Grundfjeld Udsnit af geologisk kort over Schweiz. Verrucano-konglomeraterne danner overflade i den centrale del af kortet. Beliggenheden af profilerne fra side 4, 7, 8 og denne side er vist. Legenden er stærkt forenklet. Den fulde legende kan ses på: http://www.swisstopo.admin.ch/internet/swisstopo/en/home/products/maps/geology/geomaps/gm500.html Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. tilsvarende dramatiske fortolkninger, men det var ikke en ide, som Murchison kunne acceptere. Hvad var det så, han havde fået at se i Glarus? Glarus Centralt i Glarus kan man på nutidens geologiske kort, som blandt mange kilder bygger på far og søn Eschers kort (se kortet ovenfor), se, at bjergarter med gul signatur overlejres af bjergarter med orange signatur, stedvist med sedimenter af grøn og blå signatur indimellem. Det ses både i enkelte blotninger, som en meget berømt blotning ved Lochseite på vejen mellem Schwanden og Elm og i fjeldtoppene over Elm, som ses øverst. De mørke bjergarter, der udgør fjeldtoppene, er de såkaldte Verrucano konglomerater, der er af Perm alder. I profilet ligger der kalksten af Jura og Kridt alder under Verrucano konglomeraterne. Nederst, delvist dækket af snefanen, ligger sedimenter, som Heim har farvet gule. GEOVIDEN NR. 1 2014 03 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 4 Flysch og molasse Flysch og molasse er de typiske alpine bjerg- skælv. På et senere stadium bliver dette bas- arter, begge knyttet til bjergkædedannelsen. sin ‘fyldt’ og der aflejres nu grove konglome- Flysch består af vekslende lag af lerskifer og rater og sandsten, veksellagret med skifre; til sandsten og er dannet på dybt vand på konti- sammen kaldt molasse. Molasse signalerer nentalskråningen og den dybe havbund. I den både fremvæksten af bjergkæden og overgan- typiske flysch indgår lag som tænkes dannet gen fra marin til kontinental sedimentation. I fra strømme af suspenderet sediment, måske både flysch og molasse kan indgå lag af mer- løsrevet fra kontinentalskråningen af jord- gel og af vulkanske bjergarter. Til venstre: Foldet flysch i Axen-dækket ved Axenstrasse. Øverst: Molasse ved Schwägalp nær Säntis (se øverste profil side 6 og 7). Fotos: Kai Sørensen. Walensee Sernfttal Sardona Vorab 0 5 10 km 0 5 10 km Profil gennem de helvetiske dækker i Glarus. Øverst tolket som en dobbeltfold af Arnold Escher og Albert Heim. Nederst tolket som en stor liggende fold (nappe i ‘Alpesprog’) af Marcel Bertrand. Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. De samme farver er brugt i Lochseite-profilet. Man ser at i begge profiler strækker tunger af gult sig igennem det blå. De blå og grønne farver bruges for sedimenter af Jura og Kridt alder, og i Glarus er de alle kalksten. De gule bjergarter er en blanding af sandsten og lerskifre, 04 GEOVIDEN NR. 1 2014 med det lokale navn flysch. Det er en betegnelse, som er ‘alpin’, men bruges mange andre steder i verden også. Bjergarter af Perm alder, over bjergarter af Jura/Kridt alder, over bjergarter af Tertiær alder, viser en omvendt – eller med et finere ord – inverteret, lagserie. Det var, hvad Sir Murchison fik at se og tolkede som fremkommet ved “one enormous overthrow”. Over hele Glarus danner flysch underlag for en række dækker af ældre bjergarter. Arnold Escher var ikke meget skrivende og han var ikke tryg ved den tolkning, som Mur- GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 5 Kontinenter i kollision – da bjergene blev gennemsigtige chison gjorde sig til fortaler for: eksistensen af store overskydninger. Han mente, at han risikerede sit gode navn og rygte, hvis han støttede Murchisons tolkning af forholdene i Glarus. Arnold Escher blev den første professor i geologi i Zürich og efterfulgtes på denne post af den kun 24-årige Albert Heim i 1873. Sammen forklarede Escher og Heim forholdene i Glarus som en dobbeltfold, se figur side 4. Overskydninger kortlagt i Skotland I 1883, efter Murchisons død, begyndte BGS systematisk kortlægning i det nordvestlige Skotland og de foreløbige resultater af denne kortlægning blev publiceret i 1888. På det tidspunkt havde man kortlagt halvdelen af ‘zonen med komplikationer’ i det nordvestlige Skotland fra Cape Wrath i nord til øen Skye i syd, en strækning på ca. 175 km. ‘Zonen med komplikationer’ består af et gammelt grundfjeld overlejret af sedimenter. Oven på disse sedimenter hviler i visse dele af området igen grundfjeldsbjergarter, som kan have bevaret de overlejrende kambriske sedimenter under endnu en skive af bjergarter af dyb oprindelse; de tidligere omtalte Moine-skifre. Dette var utvivlsomt en struktur, som involverer to overskydninger og den foreløbige beskrivelse fra 1888 er klar i mælet: strukturen af højlandet mod nordvest er karakteriseret af overskydninger, hvoraf den ene, Moine overskydningen, må have flyttet bjergarter fra dybe skorpeniveauer i øst mod vest over et forkastningsplan med en oprindelig hældning mod øst og over en afstand, der skulle måles i titals kilometer. Den forventningsfulde læserkreds måtte vente tyve år på den endelige rapportering af kortlægningen af det nordvestlige højland: ‘The Northwest Highlands Memoir’, der udkom i 1907 og senere blev en klassiker. under flyschen antyder en entydig bevægelsesretning mod nord og ikke to modsatrettede bevægelser. Albert Heims modstand mod Bertrands tolkning standsede dog ikke andre geologer. Glarus-området indgår i Alpernes nordlige Helvetiske Bælte og i slutningen af 1800-tallet var der en intensiv kortlægningsaktivitet i dette område og geologerne Lugeon og Schardt publicerede væsentlige afhandlinger om dækkestrukturen i de helvetiske alper. I den skandinaviske fjeldkæde indvarsledes overskydningstektonikkens betydning i 1888 med afhandlingen ‘Om fjällproblemet’ af den svenske geolog Törnebohm, som på basis af sin kortlægning i Jämtland kunne sandsynliggøre en overskydningsbevægelse af mindst 100 km. Gennembruddet til forståelsen af bjergkædedannelse kan således dateres til en håndfuld år i slutningen af 1800-tallet og den skete samtidig i Sverige, Skotland og Alperne. Det tog altså et halvt århundredes arbejde med stratigrafi og kortlægning at nå dertil. Med Heim og Argand gennem Alperne I årtierne omkring århundredskiftet var en række geologer optaget af at udforske Alperne efter Bertrands omfortolkning af Glarus dobbeltfolden fra 1883. Men først skal vi lige en hurtig tur gennem de schweiziske alper. Mod nord er erosionsprodukterne fra nedbrydningen af Alperne endt i molasse-bassinet, angivet med brune farver på det geologiske kort. Dernæst følger en zone med mesozoiske sedimenter, der indgår i en række overskydningsenheder, de ‘helvetiske dækker’. Ovenpå dem og foran dem finder man en række rester af et engang sammenhængende overdække – på tysk: ‘klippen’ – med en ‘uhelvetisk stratigrafi’. Omkring Genevesøen kaldes de prealperne. Disse klippedækker fik deres første moderne fortolkning af Schardt i 1893–1898. Figur side 8 midten Figur side 6+7 øverst Figur side 7 nederst Figur side 10 øverst Figur side 10 nederst Glarus dobbeltfolden omfortolket Omkring tidspunktet for den foreløbige beskrivelse af kortlægningen i Skotland publicerede en fransk geolog en nyfortolkning af Glarus-geologien. Den formastelige, som aldrig havde sat sine ben i Glarus-området, var Marcel Bertrand, der i 1883 tolkede Glarusstrukturen som én stor – mod nord rettet – overskydning, som vist på figuren side 4. Denne tolkning blev indtil 1903 ignoreret af Albert Heim, skønt dobbeltfolden på en måde altid havde været et misfoster, som det fremgår af Heims egen fremstilling af strukturerne: Det er tydeligt, at folderne i Jura-lagene 0 10 20 30 40 50 km Udsnit af geologisk kort over Schweiz med beliggenhed af profilerne på side 6, 7, 8 og 10. Legende: se kortet side 3. De violette farver på indersiden (sydøst for) af de hercyniske massiver angiver grundfjeldsbjergarterne i de pennine dækker. Man kan ikke yde så stort et udsnit af det geologiske kort retfærdighed i et hefte som dette, så læseren opfordres til at åbne kortet i linket anført i kortet side 3. Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. GEOVIDEN NR. 1 2014 05 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 6 Det helvetiske bælte er indad i bjergkæden begrænset af de hercyniske massiver, bestående af grundfjeldsbjergarter, typisk granitter og gnejser. I det østlige Schweiz er det Aar- og Gotthardmassivet, som er adskilt af en smal synklinal fold med mesozoiske sedimenter. Langs sydsiden af de hercyniske massiver findes stedvist bevaret rester af de sedimenter, der engang overlejrede de hercyniske massiver, og som nu er skrællet af og ført mod nord som de ‘helvetiske dækker’. Syd for disse såkaldt autochtone sedimenter (dvs. sedimenter, der er dannet samme sted, som de nu findes), kommer nu en stabel af nye overskydningsenheder, de ‘pennine dækker’, som er meget forskellige fra de helvetiske, idet de hovedsageligt består af grundfjeldsgnejser. Mod syd bliver disse pennine dækker mere og mere stejltstillede og ender med at udgøre en ca. 10 km bred zone af lodretstående gnejser i grænseområdet mellem Schweiz og Italien. I den klassiske alpegeologi kaldes denne zone for ‘de pennine dækkers rodzone’. Syd herfor kommer de sydlige Alper, og endelig Po-slettens molasse- 06 GEOVIDEN NR. 1 2014 lin nk Sy An tik lin al al To profiler gennem Alperne fra Albert Heims ‘Geologie der Schweiz’, fra 1921. sedimenter. Bredden af Alperne fra fx Luzern Fra Säntis til Disentis: den helvetiske zone til Como – fra den nordlige til den sydlige molasse – er 150 km. Normalt er tykkelsen af Før overskydningernes indtog i alpegeologien kontinental skorpe uden for bjergkæder på var ‘hovedpersonen’ i fortællingen om bjerg30–40 km. kædedannelsen: folder. Og den mest udbredte Man kan hævde, at Alpegeologiens heroopfattelse af drivkraften bag tektonik var ideen iske periode sluttede i år 1916 med Argands om en skrumpende planet. Albert Heim kortlagafhandling ‘Sur l’arc des Alpes occidental’ og de den kæde af bjerge, der mellem Zurichsøen allerede i 1920 blev der rejst et monument for og Bodensøen, udgør Alpernes nordlige front: denne periode. Da udkom nemlig Albert Heims Säntiskæden. Disse bjerge er intenst foldede tykke trebindsværk ‘Geologie der Schweiz’. og det var en stor bedrift at kortlægge disse Man kunne måske forbjerge i slutningen af vente af en bog, der “Säntis-bjerget er et 1800-tallet. Om Säntissnart fylder 100 år, at kæden skriver Albert Hevidunderligt foldebjerg” den er både umoderne ims søn Arnold i sin disi sit indhold og primitiv i sin æstetik. Men nej; putats fra 1905: “das Säntisgebirge ist ein wunikke i dette tilfælde. ‘Geologie der Schweiz’ er derbares Faltengebirge”, (Säntis-bjerget er et stadig både mættet med indsigt og et værk af vidunderligt foldebjerg) – nok inspireret af sin stor skønhed. Det tog Albert Heim ca.15 år at fars profiler, se profilerne side 7 nederst. skrive bogen. En stor del af den tid gik med at Man ser, at molassen er stejltstillet og hælfremstille figurerne. Heim siges at have grader ind under de foldede kridtsedimenter, og veret mange af trykpladerne egenhændigt. man ved i dag, at molassen under den helvetiBøgerne er tilgængelige på nettet, og er en ske hovedoverskydning rækker langt ind under nydelse at bladre i – også for ikke-fagfolk. de helvetiske dækker, formentlig helt til de hercyniske massiver. GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.14 Side 7 Säntis-toppen med endestationen for svævebanen øverst oppe. Foto: Kai Sørensen. Säntis II III SchwägAlp I 1000 m Thurwies Widderalp Plättli Wildhau 1000 m VI II Stockberg III Churfirsten Thur 0 2 1 3 km Tre af Albert Heims Säntis-profiler. Kun ét af mange kalklag af Kridt alder, Schrattenkalk, er farvelagt (med grønt). Flysch og molasse ses nederst i profilerne. Beliggenhed af profilerne er vist på udsnittet af det geologiske kort side 3. Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. Fortsætter man mod syd fra Säntis-kæden, retter de helvetiske strukturer sig ud; overskydningsplanerne bliver fladtliggende og folderne er enten frontale og dannet over det underliggende overskydningsplan, eller distale og dannet under det overliggende overskydningsplan. Gennem Schweiz – fra øst til vest – er de helvetiske dækker begavet med en række navne som Säntis, Axen, Verrucano, Mürtschen, Wildhorn, Diablerets og Morcles. Forudsætningen for at forstå hvordan de helvetiske dækker er blevet dannet, var at man erkendte, at de forskellige aflejringsmiljøer kan ændre sig inden for de enkelte dækker fra nord til syd. Det var således GEOVIDEN NR. 1 2014 07 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 8 NNV Glärnisch SSØ Hausstock 3000 m 0m 10 km Glärnisch Stucklistock Hausstock 5 km 1 km Endnu et Glarus-profil og dets dekonstruktion i henhold til Arnold Heims palinspastiske metode. Trümpy tog denne metode op i en berømt afhandling fra 1960, som revitaliserede Alpeforskningen på tærskelen til pladetektonikkens tidsalder. Denne metode muliggør palæogeografiske rekonstruktioner tilbage i geologisk tid. Placering af profilet er anført på udsnittet af det geologiske kort side 3. Kilde: R.Trümpy (1985) De hercyniske massiver. Den smalle synklinal af mesozoiske sedimenter ved Fernigen. Lokalisering af profilet ses på kortet side 5. Tegning af Albert Heim 1921. Pelvoux-massivet i de franske Alper til illustration af de hercyniske massivers topografi. Foto: Kai Sørensen. 08 GEOVIDEN NR. 1 2014 et afgørende fremskridt, at man fandt at aflejringsdybder øgedes mod syd. Også mellem de enkelte dækker kunne man iagttage sådanne facies-forskelle og Albert Heims søn Arnold Heim, som udførte omfattende feltarbejde i Säntis-området fik den ide, at man kan skille dækkerne ad og arrangere dem i en meningsfuld geografisk orden – en såkaldt palinspastisk rekonstruktion. Denne metode gør det muligt at lave en detaljeret beskrivelse af Alpernes palæogeografi, en tilgang til den regionale geologi, som blev revitaliseret i 1960erne af R. Trümpy og af de tankebaner, som pladetektonikkens fremkomst pludselig åbnede for. Et eksempel på dekonstruktion er vist i figuren ovenfor. Det er værd at notere sig, at den tertiære flysch over en afstand på ca. 30 km fra nord til syd overlejres af mesozoiske (og Verrucano) sedimenter. Dette er den mindste afstand, som de helvetiske dækker har rejst. Bemærk den markante vækst i tykkelsen af kridtsedimenterne (grønne). Grundfjeldet, de hercyniske massiver, findes tæt på overfladen sydligst i profilet. GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 9 Kontinenter i kollision – da bjergene blev gennemsigtige Emile Argand Argand (1879–1945) studerede geologi i åre- telse som klingede godt med Wegeners konti- ne 1904–1909 og allerede i 1905 står han nentaldriftsteori, men som rimede dårligt som medforfatter til en artikel ‘sur les gran- med den ortodokse indstilling, der herskede i des nappes de recouvrement de la zone du geologiens verden frem til pladetektonikken Piémont’ sammen med sin professor i Lau- holdt sit indtog. sanne, Maurice Lugeon. Det meste af sin studietid tilbragte han i felten. I følge et festskrift i anledning af 50-året for Argands død tilbragte han i denne seksårige periode “1000 days above an altitude of 2000 metres in the interests of geology, and cartography”. I april 1909 indleverede han sin disputats: ‘L’Éxploration geologique des Alpes Penniques Centrales’ og i 1916 det første af sine to hovedværker: ‘Sur l’arc des Alpes occidentale’. I billedet her ved siden af ses han ved tegnebordet. Dér var han afgjort et geni. I 1911 blev han professor i Neuchâtel; en stilling han blev i til sin død. Efter arbejdet med Alperne udvidede han sit arbejdsfelt betragteligt, til at omfatte hele området fra Atlanterhavet i vest til Stillehavet i øst. Resultatet var ‘Tectonique de L’Asie’ der udkom i 1924. Argand var – og kunne vel ikke være andet – ‘mobilist’. Han så Alperne som et resultat af kollision mellem Europa og Afrika, og Himalaya som et resultat Emile Argand (1879–1940) i færd med at tegne et af sine meget instruktive kort. Foto af C.E. Wegmann (Argands efterfølger som professor i Neuchâtel), ca. 1920. af kollision mellem Indien og Asien. En opfat- Kilde: Eclogae Geologicae Helvetiae 1991. I højre del af det geologiske kort (side 5) kan Jura alder, indeholder ʻstrakteʼ belemnitter, man se Aar-massivet og dets lillebror Gottsom vidner om den stærke deformation, sedihard-massivet komme ‘i dagen’ (være blotmenterne har været igennem. lagt) vest for profillinjen. De to massiver er adskilt af en smal zone af mesozoiske sedimenSyd for massiverne: den pennine zone ter. De hercyniske massiver tegner en bue i Alperne fra Glarus og gennem Schweiz og De hercyniske massiver er ikke de mest Frankrig næsten helt til Middelhavet: Aar–Gottspændende dele af Alperne og vi vil da også hard, Aiguilles Rouge–Mont Blanc, Belledongå videre til området syd for massiverne efter ne, Pelvoux og Argentera. Til sammen er masdenne korte berøring af emnet. Geologen, der siverne hjemsted for nogle af de mest alpine lukkede op for forståelsen af området syd for bjerglandskaber i Alperne. massiverne, var den kendteste af alle alpeDen smalle sedimentzone mellem Aar- og geologer: Emile Argand, se ovenfor. Gotthardmassivet huser den eneste gennemZonen syd for de hercyniske massiver består gående tværforbindelse gennem de schweizaf dækker af stærkt deformerede grundfjeldsiske alper som også båbjergarter med rester de Rhônes og Rhinens “1000 days above an altitude af de oprindeligt pålejøvre løb følger. På man- of 2000 metres in the interests rende sedimenter klemt ge lokaliteter er de ned- of geology, and cartography”. ind mellem de enkelte foldede sedimenter syngrundfjeldsdækker. lige på spektakulær vis, se figuren midt på Denne zone benævnes den Pennine zone. side 8, fx Fernigen synklinalen umiddelbart Siden Argand er der gået meget tid med at udvest for Andermatt. Sedimenterne, der er af rede og diskutere alder og art af de sedimen- ter, der adskiller dækkerne. Man skal være opfostret med alpegeologi for at kunne følge med i denne diskussion, men to væsentlige forhold om disse sedimenter skal dog nævnes: • Nogle af sedimenterne er sammenlignelige med sedimenterne i den såkaldte Brianconnaiszone i de franske Alper og der er nu enighed om, at de tilhører et mikrokontinent, der blev fanget i kollisionen mellem Europa og Adria (hjørne af Afrika?) – denne erkendelse er meget senere end Argand! • Det andet væsentlige element af sedimenter indeklemt mellem grundfjeldsdækkerne kortlagde Argand i Zermatt-regionen og det er illustreret i profilet gennem Matterhorn, øverste profil side 10. I dette profil optræder to ‘nye’ bjergarter, som er karakteristiske for den Pennine zone, nemlig Bündnerskifer (BS) og ofiolitter (se Boxen side 10). GEOVIDEN NR. 1 2014 09 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 10 Ofiolitter og Bündnerskifer Sammen med grundfjeldsbjergarterne i de tre bjergart), oftest i form af serpentinit, der er grundfjeldsdækker Dent Blanche, Monte Rosa dannet ved hydrering af olivin. Denne associ- og Bernhard udgør associationen (forbindel- ation, som præger store dele af det pennine sen) af Bündnerskifer (BS) og ofiolitter de område, blev erkendt som noget særligt alle- pennine karakterbjergarter. BS er en kalkhol- rede tidligt i 1800-tallet, og omtales ofte som dig lerskifer – i de fransktalende dele af Al- ’Steinmans treenighed’ efter den tyske geo- perne kendt under navnet schistes lustrées – log, som omkring år 1900 beskrev og diskute- af hovedsagelig Jura og Nedre Kridt alder. De rede betydningen af disse bjergarter. Det er er afsat på dybt til meget dybt vand, idet der i først efter pladetektonikkens indførelse, at dele af sekvensen kan ses sedimenter svaren- man kan forklare hvordan disse bjergarter er de til det kiselrige slam, der dækker store de- blevet dannet. le af de nuværende oceaners bund. I disse skifre forekommer vulkansk materiale, omdannede basalter og pudelavaer sammen Ofiolit i Pfulwe-passet med Matterhorn i baggrunden. med ultrabasiske bjergarter (olivinrig kappe- Foto: Kai Sørensen. Dent Blanche 4364 m Matterhorn 4505 m Monte Rosa 4638 m Dent Blanche-dækket w w w Monte Rosa-dækket 0m St. Bernhard-dækket 0 5 Mischabel retro-fold 10 km w Melange af oceaniske sedimenter & skorpe- og kappebjergarter i “Bündnerschiefer” Struktur i den pennine zones dækker af grundfjeldsbjergarter adskilt af sedimenter med ofiolitiske inklusioner. Profil af Argand som gengivet i Albert Heims ‘Geologie der Schweiz’. Kan genfindes på profilet lige over midten på side 7. Den rosa farve angiver Dent Blanche-dækket. Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. Strukturen i Matterhorn-området er i øvrigt præget af en stor fold i Bernharddækket, den såkaldte ‘Mischabel Rückfalte’. Dette navn har folden fået, fordi den indikerer bevægelse mod syd, modsat den generelle retning af dækkernes bevægelse. Tilbagefoldning af denne type er almindelig i de vestlige alper, altså den del af Alperne, der ligger mellem Matterhorn og Middelhavet. Øst for Zermatt-området er en tilsvarende kontra-struktur kendt som de penni- ne dækkers rodzone (se profil øverst side 7 samt figuren nedenfor). Rodzonen og de sydlige Alper De sydlige alper består af sedimenter, som ikke har undergået metamorfose, af mesozoisk alder hvilende på grundfjeld og karakteriseret af simple strukturer, som vist på profilet nedenfor. De simple strukturer er reverse forkastninger med en bevægelse rettet mod syd. N Overgangen fra disse sedimenter i de sydlige Alper til metamorfoserede bjergarter i den pennine zone sker ‘momentant’ på tværs af den insubriske linje, som er en stejltstillet forkastning med en kompliceret bevægelseshistorie, der danner sydgrænsen for rodzonen. Videre mod syd afsluttes bjergkæden af flysch og molasse tilhørende Po-bassinet. Vi har rejst fra molasse til molasse i Alperne. Vi kan nu foretage en lignende rejse i Himalaya. S Insubriske ‘linje’ Lugano-søen Bellinzona 0 5 10 km Rodzonen og de sydlige Alper. Profil fra Albert Heims ‘Geologie der Schweiz’. Den insubriske linje er grænsefladen mellem de pennine dækker og de sydlige alper: i moderne opfattelse = grænsen mellem de to kontinentale blokke, hvis kollision skabte Alpernes struktur. Resterne af det mellemliggende ocean er sedimenterne med ofiolitiske inklusioner, illustreret i figuren ovenfor. Den insubriske linjes modstykke i Himalaya er Indus–Tsangpo-suturen, se næste afsnit. Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. 10 GEOVIDEN NR. 1 2014 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 11 Mt Kailash New Delhi Lhasa Everest Katmandu 945 km Himalaya-kæden set fra rummet. Hvide gletsjere markerer beliggenheden af det høje, centrale Himalaya, som tektonisk består af et dække af grundfjeldsbjergarter overskudt mod syd henover den centrale hovedoverskydning. Kilde til satellitbilledet: Landsat Science. Heim og Gansser i soveposerne i Himalaya, hvor morgenerne kunne være ganske kolde. Tredje ‘standlejr’ i Milam. Heim var en fremragende fotograf, fx er der i Arktisk Instituts gemmer en samling på 700 fotos, taget af ham i 1909 under en tur til Disko–Umanaq-regionen; og i ETH Biblioteks billedarkiv findes ca. 3550 af Arnold Heims billeder fra alle verdensdele. Håndkoloreret af Heim. Kilde: ETH Bibliotekets billedarkiv. Med Arnold Heim og Augusto Gansser gennem Himalaya Himalaya-bjergkæden strækker sig som en 2.500 km lang guirlande fra det indiske kontinents NV-hjørne i det nordlige Pakistan til dets NØ-hjørne i det sydøstlige Tibet, se figuren ovenfor. Hjørne er et velvalgt ord, for det er, hvad de er i geologisk forstand: det indiske kontinents hjørner, der har trængt hundredvis af kilometer ind i det eurasiske kontinent. Ikke bare er Himalaya den suverænt højeste af klodens bjergkæder: den indgår også i et fællesskab med det tibetanske højland, et andet af klodens geologiske vidundere. Et kæmpestort område beliggende i en gennemsnitlig højde på ca. 4 kilometer. Hvis man forestiller sig, at Himalaya og det tilhørende Tibetanske højland er som en elefant, så er Alperne blot en lille mus. For Argand, der med en vis ret følte, at han havde knækket Alpernes kode, blev hans ambition den ultimative udfordring: Asiens tektonik. Hans ‘Tectonique de l’Asie’ fik ikke den indflydelse, som den fortjente – den var jo skrevet på fransk og først oversat til engelsk efter 2. verdenskrig – men blandt alle de mo- deller, som søger at koble Himalaya med det Tibetanske plateau, står Argands stadig som den med vel nok flest tilhængere: at Himalaya er et resultat af Indiens kollision med Asien og at Tibet er et område, hvor skorpen er fordoblet i tykkelse ved at indisk skorpe er skudt ind under asiatisk skorpe. Dette er ikke et emne, vi vil forfølge. I stedet vil vi tage udgangspunkt i arbejder udført af andre ‘Alpegeologer’, som havde den opfattelse, at det for forståelsen af Himalayas geologi ville være klogt at lave feltarbejde i bjergkæden. Argand havde ikke den slags anfægtelser: hans Asiens-tektonik var skrevet ud fra læsning af bl.a. de skrifter, som beskrev den store svenske Centralasien-udforsker, Sven Hedins mange ekspeditioner. Albert Heims søn, Arnold Heim, ledede i 1936 den første schweiziske ekspedition til Himalaya. I 1930–1931 var Arnold Heim professor i Kina og berejste det østlige – kinesiske – Tibet, så Heim var velforberedt til en ekspedition gennem Himalaya. Den resulterede i to værker, som endnu i dag kan give store læseoplevelser: den almene beretning om ekspeditionen – ‘Thron der Götter’ samt en geologisk etape-for-etape-beretning. På sin ekspedition var Heim ledsaget af en ung geo- log, Augusto Gansser, som vil spille en hovedrolle i dette og det følgende kapitel. Himalaya var ikke terra incognita på det tidspunkt, men man kan lidt forenklet sige, at forståelsen af Himalaya i 1936 var på et niveau, som var sammenligneligt med forståelsen af Alperne omkring århundredskiftet: Nogle havde den opfattelse, at overskydningstektonik var nøglen til forståelsen af Himalaya, mens andre tegnede profiler uden overskydninger, med blot simple folder og forkastninger. En geolog, W. H. Auden, der var tilknyttet den britiske geologiske undersøgelse i Indien, som var hjemsted for udforskningen af Himalaya, var i færd med at publicere den første veldokumenterede afhandling om Himalayas geologi, forstået som et resultat af mod syd rettede overskydninger. Som en indledning til deres eget arbejde tilbragte Heim og Gansser nogen tid i felten sammen med Auden. Det område, som de gennemrejste under deres feltarbejde, er først og fremmest geologisk kendt takket være denne første schweiziske ekspedition. Og Heim og Gansser gik naturligvis ind til opgaven med den dagsorden at finde ud af i hvor høj grad, deres forståelse af Alperne kunne omformes til en forståelse af Himalaya. GEOVIDEN NR. 1 2014 11 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 12 Figur side 15 nederst Figur side 15 øverst 8 1 ide ts rte Ko Figur side 14 nederst Figur side 14 midten Figur side 13 Satellitbillede og geologisk kort over det område, som Heim og Gansser gennemrejste i 1936 med udgangspunkt i Almora. Kortet er fra Ganssers 1964-bog ‘Geology of the Himalayas’. Legenden er forenklet. Beliggenheden af figurer fra side 13, 14, 15 og 18 er vist. Kilde til satellitbilledet: Den europæiske rumfartsorganisation, ESA. Figuren nedenfor r) gre Tertiæ iwaliks, Yn dimenter, Molasse (S se ke is br rækam Purana (P enter) metasedim ld Grundfje Ofiolit Rejserute e Tertiær) ailas, yngr Molasse (K t og rid (K h sc Indus fly ær) ældre Terti Kridt På tværs af Himalaya: Puranasedimenter og underliggende grundfjeld Jura Trias m Palæozoiku Lidt geografi om Himalaya På satellitbilledet ses tydeligt hovedelementerne i Himalayas opbygning: mod syd Gangessletten og nord derfor Siwaliks (molasse) og sydlige Himalaya i mørke farver: Siwaliks fremtræder mørkere end Sydlige Himalaya. Central Himalaya markeres af de hvide gletsjerområder, som skærmer det Nordlige Himalaya fra monsunens nedbør og fremtræder i brunlige SV nuancer: det er højtliggende ørken. Nord for Centrale Himalaya ses nogle få søer. Det centrale og sydlige Himalaya mangler søer og adskiller sig på denne måde markant fra Alperne. Manglen på søer er et resultat af Himalayakædens unge alder. En anden morfologisk konsekvens af ung alder er forekomsten af floddale, der skærer på tværs af hele Himalayakæden. Det var ikke ukendt land, som Heim og Gansser startede ud i: som i Alperne er bjergkædens yderste element et molasse-bassin, hvoraf en del selv er påvirket af overskydninger. Molassen syd for Himalayakæden er kendt under navnet Siwaliks og den danner lave rygge skabt af helt unge overskydninger. Jordskælvsaktivitet, der kan være af katastrofal intensitet, vidner om at overskydningerne i Himalayakæden er aktive strukturer. Siwaliks-bæltet varierer i bredde fra nogle få kilometer til næsten 100 km afhængig af bevægelserne på den overskydning, der danner Sydlige Himalaya Centrale Himalaya Almora dækket Centrale hovedoverskydning Nanda Devi 7820 m 0m -10 000 m Gondwana MCT på fig. side. 17 ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ Kilde: Ganssers 1964-bog. 12 GEOVIDEN NR. 1 2014 ▲ Geologisk profil gennem Himalaya langs en linje fra det hellige bjerg Kailas og gennem Almora til Gangessletten. Se legende ved kortet ovenfor. ▲ ▲ MBT på fig. side 17 ▲ -20 000 m GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 13 Kontinenter i kollision – da bjergene blev gennemsigtige Om klipper og vinduer grænse mellem Siwaliks-molassen og de nordfor liggende formationer, der består af sedimenter af prækambrisk alder (grønne farver på kortet), dvs. uden fossiler. Manglen på fossiler gør det vanskeligt at afsløre overskydninger, medmindre helt åbenlyse gentagelser af bjergartssekvenser forekommer, så den interne struktur i disse sedimenter, som kaldes Purana-aflejringerne, kan kun med vanskelighed opløses i en serie dækker, som det er muligt i Alperne. Den samlede tykkelse af Purana-sedimenterne er mere end 10 km og de findes også bevaret i områder mod syd på det indiske grundfjeldsskjold. Purana-sedimenterne er næsten helt umetamorfoserede. I området, som Heim og Gansser gennemrejste, er Purana overlejret af grundfjeldsbjergarter, der er adskilt fra de underliggende sedimenter af en overskydning navngivet efter byen, hvorfra de startede deres ekspedition: Almora. Denne overskydning definerer en næsten lukket figur, en klippe af grundfjelds-gnejser hvilende på sedimenter: Almora-dækket. Hele området syd for Central Himalaya kan beskrives som en række store (Almora) og små klipper af grundfjeld hvilende på Purana-sedimenter. Mod nord afløses dette ‘klippe’-billede af Centrale Himalaya, som er et mindst tyve kilometer tykt dække af grundfjelds-gnejser, der opad går over i metamorfoserede sedimenter. Dette dække er bragt mod syd henover Himalayas mest betydningsfulde struktur, den centrale hovedoverskydning (CHO); på engelsk Main Central Thrust. Heim og Gansser så denne for første gang, da de fulgte floden Kali, der danner grænse mellem Indien og Nepal, mod nord, se figuren ovenfor til højre. aya 20 m I områder præget af overskydninger vil man se, helt en klippe, da kurven ikke lukker mod øst! at overskydninger sjældent er helt plane: de Det omvendte af en klippe er et vindue: dér har kan være foldede eller trinformede. Det bety- naturen givet et kig ned igennem én enhed, til der, at skæringslinjen mellem terræn og over- en underliggende enhed. Heim og Gansser skydninger bliver en kompliceret figur, og der- krydsede et vindue på deres vej mod nord i med også et kompliceret geologiske kort. Et Kali-slugten, se figuren nedenfor. Altså et vin- geologisk kort er i al sin enkelhed et kort over due igennem det store centrale grundfjelds- skæringslinjer mellem terræn og planer af for- dække ned til de underliggende Purana-sedi- skellig karakter: lagplaner og overskydninger; menter. I Alperne er det mest berømte vindue gå fx tilbage til Argands profil fra Matterhorn- ‘Hohe Tauern’ i Østrig, hvor man igennem de området (side 10). Dér ligger gnejser tilhøren- austro-alpine dækker (som Dent Blanche) ser de Dent Blanche-dækket over sedimenter og de underliggende Pennine dækker. vulkanske bjergarter og det danner på et geologiske kort en klippe. Almora-dækket er ikke S 6900 m CHO 1 4 Overskydning, som set og kortlagt under traversen gennem Kali-slugten. Overskydningen er en gren af den centrale hovedoverskydning (CHO), som anbringer grundfjeld oven på sedimentære aflejringer: altså den omvendte verden, som i Alperne. Figuren er vist spejlvendt, således at nord er til højre, retningen af Indiens subduktion under Tibet. Farvekode, se legende på side 12. Kali Kilde: Heim og Gansser, 1939. Tethys Himalaya Goriganga Kiogars N 7140 m NØ Transhimalaya Jungbwa Raksas Indus-suturen Kailas Darchen 0m -10 000 m Gurla retrofold -20 000 m 0 10 20 30 40 50 km GEOVIDEN NR. 1 2014 13 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 14 Augusto Gansser: Baba Himalaya og ‘et århundredes’ vidne Turen til Himalaya blev unge Augusto Gans- arvtager til den tradition for ‘feltskitser’, som sers skæbne. I 1936 var han kun 26 år gam- han fik ind med modermælken i Alperne. mel, men han var en værdifuld følgesvend for Gansser var en bjergenes mand og kun vidne den erfarne Arnold Heim, der da også priser til (som andre landkrabber) pladetektonik- ham. Gansser fik en karriere som oliegeolog i kens revolutionerende indtog i geologien i Sydamerika for Shell og i Iran for det iranske slutningen af 1960erne og begyndelsen af statslige olieselskab inden han i 1958 blev 70erne. Vi skal senere se hvordan Gansser ta- professor ved ETH (Eidgenössische Techni- ger pladetektonikken til sig. Gansser deltog sche Hochschule) i Zürich. Han fulgte en op- også i en højt profileret ekskursion på tværs af fordring til at skrive en bog om Himalayas geo- Tibet arrangeret af britiske Royal Society i logi, der udkom i 1964. Mens han var ved ETH, 1985. I 1983 blev han beæret med titlen Baba foretog han flere ekspeditioner til Himalaya, Himalaya, Himalayas far, af universitetet i bl.a. fire ekspeditioner til Bhutan mellem Peshawar. I en bog om ham skrevet af en af 1963 og 1969; Gansser har skrevet en bog om hans døtre er der et billede af Gansser i sam- Bhutans geologi. Som man kan se af flere af fi- tale med Deng Xiao Peng. Han døde 101 år gurerne i dette afsnit, var Gansser en værdig gammel d. 9. januar 2012. Gansser klædt som pilgrim. Kilde: Arn. Heim den 9. juli 1936. (foto: ETH Biblioteks billedarkiv). Lebong P. Folder i Tethys sedimenter nord for Central-Himalaya. Farvekode, se legende side 12. Herfra gik Gansser på en 13-dages tur mod nord til Kailashbjerget, klædt som pilgrim. Kilde: Heim og Gansser, 1939. J o l i n g ko n g Ks G l e t s j e r SØ V 5300 m Balchdhura K1 K2 5700 m K3 K4 K5 (K 5) ? i L Chaldu-P 5300 m 1 km Geologisk profil i Kiogar-området. Underst: flysch sedimenter, som udgør den yngste del af Tehtys-aflejringerne og præget af mod syd rettede folder, som sedimenterne vist i figuren ovenfor. Derover et dække af ofiolitiske bjergarter og ‘eksotiske’ sedimenter af Trias alder, der her danner toppene Kiogar 1 til 5. Kilde: Heim og Gansser, 1939. I Tethys-oceanets aflejringer Heim og Ganssers første standlejr var Garbyang, hvorfra de foretog ekspeditioner i omegnen. På en af disse fandt de for første gang fossilførende sedimenter, nemlig ammonitter af Trias alder. Dette var ‘nye bjergarter’, ligesom man ved at krydse Alperne møder ‘nye bjergarter’, når man er kommet over de hercy- 14 GEOVIDEN NR. 1 2014 niske massiver på vejen mod syd. Disse sedimenter er aflejret i et hav, som blev dannet ved opsplitning af superkontinentet Pangea på grænsen mellem Karbon og Perm tid, hvor Tibet, Iran og Lilleasien blev adskilt fra Afrika–Arabien–Indien gennem rifting og havbundsspredning. Mellem Indien og Tibet dannedes Tethys-oceanet og Tethys-sedimenter- ne er aflejret på randen af dette ocean. Denne nordlige del af Himalayakæden kaldes derfor ofte Tethys Himalaya. De egentlige Tethys-sedimenter strækker sig i alder fra Perm til Kridt og overlejrer andre sedimenter, der er så gamle som Ordovicium. Toppen af Mt. Everest består af metamorfoserede sedimenter af ordovicisk alder. GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 15 I disse Tethys-bassiner er overskydningstektonikken udpræget og strukturen er på mange måder sammenlignelig med strukturerne i Heim og Ganssers schweiziske hjemland, dvs. overskydninger, der nær overskydningsfronten er tilsat en markant portion folder; prøv at sammenligne strukturerne på profilet nederst side 14 med strukturerne i Säntiskæden, side 7. Fra Kitu foretog Gansser en legendarisk ekspedition til det hellige bjerg Kailash, ledsaget af tre bærere – og uden telt. Kailash ligger i Tibet, som var et lukket land på det tidspunkt. Derfor rejste Gansser klædt som tibetansk pilgrim (hele historien kan læses i ‘Thron der Götter’). Rejsen varede 13 dage, og gik over pas i mere end 5000 meters højde i monsuntidens sne og regn. Anledningen til rejsen var, at Kitu skulle fejre en religiøs højtid og dertil skulle bruge får, som havde græsset ved foden af Kailash. Skønt rejsen således havde meget lidt med geologi at gøre, blev denne tur en stor succes for den unge Gansser, idet der efterfølgende kunne sættes et punktum for den geologiske travers. Et vigtigt element i det nordlige Himalayas opbygning er et (eller flere?) dækker af ofiolitter hvilende på flysch-lignende sedimenter af hovedsagelig Kridt alder. Denne gruppe af bjergarter blev første gang beskrevet omkring år 1900 ud fra iagttagelser i Kiogar (se figuren side 18), men blev da tolket som et resultat af vulkanudbrud i Tibet. Det var derfor en fjer i hatten for Gansser at finde lignende bjergarter nær Jungbwa på vejen til Kailash. Det var en nyopdagelse, som viste at dette dække af ofiolitter havde en stor lateral udbredelse, se næste afsnit. De geologer, der besøgte Kiogar-området omkring år 1900, var Østrigere og det må have været en gedigen overraskelse, da de blandt de eksotiske sedimenter i Kiogar fandt kalksten af Trias alder (se foto side 16) og i en facies, som i forbløffende grad lignede den kalksten, de kendte fra de østlige alper. Derimod lignede den intet andet kendt fra Himalaya (og er derfor benævnt eksotisk). Himalayas naturlige grænse mod nord Den sidste brik til puslespillet på Heim og Ganssers ekspedition fandt Gansser i egnen omkring det hellige bjerg Kailash, som af både Hinduer og Buddhister opfattes som verdens centrum. Det skulle vise sig at bestå af Himalayas nordlige grænse. I øverste profil nedenfor såkaldt Indus flysch overskudt mod nord. Legende: Se kortene side 12 og 18. Nord herfor (profil nederst): konglomerater, der overlejrer granitiske bjergarter. Gansser overnattede en enkelt nat i klostret Diripu Gompa, nær det hellige bjerg Kailash; se foto. Bjerget består af konglomerater, Himalayas nordlige molasse. Foto: ETH Biblioteks billedarkiv. Kilder: Profilerne er fra Heim og Gansser, 1939. Gyantak Darchen 1 km N S Diripu Gompa 5050 m kilometertykke molasse-sedimenter, som ligger oven på granitter med en pålejringskontakt – altså ikke en tektonisk kontakt. Mod syd (se figuren lige ovenfor) er molassen i tektonisk kontakt med flysch-sedimenter langs en overskydning, der hælder stejlt mod syd; og analogien til Alperne er komplet: denne kontraforkastning svarer til Alpernes insubriske linje og som man kan se på profilet (side 12 og 13) bliver den allerede i 1964 betegnet Indus-suturen. Afslutningen mod nord af Heim og Ganssers undersøgelser efterlader billeder, som først kom til at give mening, da pladetektonikken kunne definere en altomfattende kinematisk teori for klodens overfladeelementer. Man kan hævde – og det antyder schweizisk geologis nyligt afdøde nestor, R. Trümpy – at der ikke sker noget væsentligt med hensyn til forståelsen af Alperne/Himalaya i perioden fra 1930ernes slutning til pladetektonikkens fremkomst. Det var jo en periode, hvor en verdenskrig og dens efterveer både satte meget i stå og skabte forudsætningerne for opdagelsen af pladetektonikken. GEOVIDEN NR. 1 2014 15 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 16 Eksotiske Trias-blokke (med rødlig farve), fotograferet i Kiogarområdet (1936) og efterfølgende håndkoloreret af Arnold Heim. Kilde: ETH Biblioteks billedarkiv. Shiala-passet – det var landskaber som disse, Heim og Gansser gennemrejste i Himalaya i 1936. Fotograferet af Heim. Kilde: ETH Biblioteks billedarkiv. Den nutidige forståelse af bjergkædedannelse I løbet af de første årtier i 1900-tallet blev kendskabet til Alperne udbygget i raskt tempo og det førte også til tankedannelser om mekanismen bag bjergkædedannelsen. Det var klart for mange, at overskydningerne i Kaledoniderne og Alperne krævede en form for mobilitet, som var forskellig fra den herskende opfattelse, som var: at den hyppige forekomst af folder i bjergkæder, samt af store tykkelser af sedimenter, krævede eksistens af særlige bassiner, geosynklinaler, som dernæst blev udsat for sammenpresning, drevet af en skrumpende Jord! Man forestillede sig disse særlige bassiner som værende stort set skabt sammen med Jorden. Alpernes og andre bjergkæders meget forskellige sedimenttyper førte til opsplitning i miogeosynklinaler (lavtvands-sedimenter som dem vi finder i det helvetiske bælte i Alperne) og eugeosynklinaler (dybtvands-sedimenter med et ‘vist’ indhold af ofolitter, som vi finder i det pennine bælte i Alperne). Argand tog et skridt videre, idet han mente, at Alpernes struktur krævede store horisontale bevægelser og kædede dette sammen med konvergens mellem Europa og Afrika. Han indså også, at den pennine zone repræsenterede det område mellem Europa og Afrika, som var blevet omformet til ukendelighed. I sit senere 16 GEOVIDEN NR. 1 2014 arbejde med Asiens tektonik foreslog Argand ‘mobilistiske’ ideer, men at de havde ret, blev videre, at Himalayakæden var et resultat af først alment accepteret i forbindelse med konvergens mellem Indien og Asien, og at den pladetektonikkens sejrsgang i løbet af en exceptionelle højde af det tibetanske plateau håndfuld år før og efter 1970. Det afgørende var et resultat af en fordoblet skorpetykkelse, nye, der skete – set gennem alpine briller – nemlig indisk skorpe presset ind under asiavar naturligvis, at geofysiske data fra oceatisk skorpe. Argand var nerne førte til en ny kisåledes snublende tæt Argand var således snublende nematik, og at de efterpå at foregribe væsentli- tæt på at foregribe væsentlige følgende undersøgelge elementer i pladetek- elementer i pladetektonikken. ser af oceanbunden tonikken. Og han følte sig førte til en forståelse af naturligvis bestyrket i sin opfattelse af mobilioceanbundens lagdelte struktur. Pludselig tet ved fremkomsten af Wegeners kontinentalkunne man konstatere, at ofiolitter er rester af driftsteori. I et brev til en professorkollega i anoceanbund dannet ved havbundsspredning ledning af den første oversættelse af Wegeners og atter opslugt i moder jord ved subduktion; ‘Die Entstehung der Kontinente und Ozeane’ til hvilket i Alperne skete i sen Kridt tid. fransk skriver Argand: Anvendelsen af disse nybrud bygger på “Wegener er en dristig person og en af hans den kendsgerning, at ikke hele oceanskorstærke sider er, som du så rigtig påpeger, pen forsvinder ved subduktion. Store og små at han er rimelig bekendt med geologiske stumper af den oceaniske skorpe findes i alle fænomener, men tilstrækkelig uvidende om (rigtige) bjergkæder, som vidnesbyrd om ocedetaljerne (...) til at kunne løse et af geoloanerne, der forsvandt. giens mest uoverstigelige problemer” I begyndelsen af 1970erne må Augusto og videre, at Wegeners tanker vinder i klarhed Gansser være blevet overbevist om styrken i ved oversættelsen til fransk!!! Argands samtiden pladetektoniske teori, for da han i 1974 dige, Rudolf Staub, der i 1924 udgav sit opus publicerer en afhandling om ofiolitiske memagnum ‘Der Bau der Alpen’ har som sin aflange-bjergarter i Mellemøsten og Himalaya, sluttende figur en tavle med følgende titel: sker det i en pladetektonisk begrebsramme. ‘Die Bildung der Alpiden durch die VerMen før vi eftergør dette, skal den tektoniske schiebung der Kontinente’. betydning af granitten, som Gansser fandt Argand og Staub stod ikke alene med deres under molassen ved Kailash, beskrives. GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.15 Side 17 Kontinenter i kollision – da bjergene blev gennemsigtige Et geologisk oversigtskort af Himalaya og bjergkædens omgivelser, som sammenstillet af Gansser i hans bog om Bhutans geologi (1985). Granitten under sedimenterne i Kailas-området tilhører en streng af granitter, som blev dannet ved Tethys-havets subduktion under det asiatiske kontinent. Molassen mod syd (Siwalik) og nord (Kailash) afgrænser Himalayakæden. Kail ash m olas se Pr of il s ne ide de 12 rst –1 3 Siw alik m olas se e sk di n In cea O 0 Bengalske Bugt 500 1000 km Kailash granitten i moderne tolkning Den granit, som ligger under konglomeraterne i Kailash-bjerget er blot én af en række af granitter, som kan spores hele vejen gennem det sydlige Tibet, både mod øst og mod vest fra Kailash, se kortet ovenfor. Vi ved i dag, at de er af sen Kridt og tidlig Tertiær alder og blev dannet før Indiens kollision med Asien (som fandt sted for 40 mio. år siden) som resultat af subduktion af en oceanisk plade (Tethys-oceanets) mod nord under det asiatiske kontinent. Altså en tektonisk situation svarende til den nuværende vestlige rand af Nord- og Sydamerika. Bjergarterne i dette bælte svarer i sammensætning til granitter, granodioritter og dioritter, som i dag findes i Peru og fx Sierra Nevada i Californien. Strengen af granitiske bjergarter dannede en såkaldt kontinental bue af vulkaner (for længst fjernet igen ved erosion) og deres dybere dele, som nu ses langs den sydlige rand af Tibet, dannet ved subduktion af Tethysoceanet under Tibet. I det nordvestlige hjørne af Himalaya har man endda rester af en oceanisk øbue, den såkaldte Kohistanbue, inkorporeret i den nutidige bjergkæde. Mount Everst bagerst til venstre. Fotograferet fra Phurtyang i Solo Khumbu-regionen i Nepal. Foto: Henrik Klinge Pedersen, GEUS. GEOVIDEN NR. 1 2014 17 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.16 Side 18 80° T r a ? n ? s Sut lej h i m a l a Kailash y a Kailash granit Kailash Konglomerat Kappebjergarter/ serpentinit 30°10’ Mélange Grundfjeld i Gurla retrofold Raksas Lake Manasarowar Lake ? Overskydning Struktur-retning 7700 m Ma Indus-sutur 10 20 30 40 Gu 50 km Mt Kailash rl a Taklakot 0 ndha t a ? Kiogar–Raksas–Kailash-regionen, hvorigennem suturen mellem Indien og Asien forløber og hvori de oceaniske bjergarter (ofiolitter) er blottet dels i suturen, dels i det ofiolit-dække, som er bevaret syd for Sutlej-floden. Ganssers miniekspedition gik via Taklakota til Kailash. De ofiolitiske bjergarter kan ses på satellitbilledet. Kilde til kortet: Gansser, 1974, i Eclogae Geologicae Helvetiae. Jungbwa Kiogar Kilde til satellitbilledet: Landsat Science. Gurla Milam Kuti Ofiolitter, flysch og subduktion mod nord Men subduktion mod nord – er det ikke bare en etikette? Kan man se andre vidnesbyrd om subduktion, vil den opmærksomme læser spørge? De ofiolitiske dækker, som Gansser så på sin ‘pilgrimsfærd’ til Kailash ved Jungbwa og som Heim og Gansser undersøgte i Kiogar-området senere på året (se kortet ovenfor) samt de stejlt stillede, tilsvarende bjergarter, som er signaturbjergarten i det, der i dag kaldes Indus–Tsangpo-suturen, kan forklares som oceanbund, der har været under subduktion. I denne proces bliver de forskellige bjergarts- 18 GEOVIDEN NR. 1 2014 Taklakot komponenter tektonisk opsplittet og danner en blandingsbjergart, en såkaldt melange, og denne type af bjergarter er et fingeraftryk for kollision, eller subduktion. Denne bjergart kaldte Gansser en ofiolitisk melange og han skrev om den i 1974, og lavede feltarbejde i disse bjergarter langs Indus i 1975. I den række af begivenheder, som skaber en bjergkæde ved kollision af to kontinenter, udgør disse ofiolitter og deres tilknyttede melange-komplekser det afgørende vidnesbyrd om det ocean, som i denne proces forsvinder ved subduktion. Geologien i det nordlige område, som Heim og Gansser besøgte, med ofiolitterne i suturen, molassen oven på granitterne nord for suturen, og dækkerne af melange og serpentinit syd for suturen oven på dækker af Tethys-sedimenter, hører til geologiens kronjuveler. Der mangler kun én ting: et grundfjeldsdække fra det overliggende kontinent oven på ofiolit-dækket: som Dent Blanche dækket i Zermatt-området. Men måske har der været et? Eller er der et på vej? Der er mange spørgsmål, som vi i dag ikke kan besvare. Men for at give et svar må geologien bygge på solide iagttagelser. Heim og Gansser gjorde arbejdet. GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.16 Side 19 Vulkanbue A Dannelse af kontinental vulkanbue 100 40 mio. år Tethys-oceanet B Obduktion af ofiolitdækket C CHO Obduktion af krystallindækket retro-foldning CHO ITS D MBT Kailash Indisk kontinenta lskorpe T kont ibetans k inen talsk orpe En tektonisk tolkning af Himalaya, der tager udgangspunkt i det område, som Heim og Gansser berejste. Gansser kom aldrig tilbage til dette område (Tibet blev lukket land) og den tektoniske tolkning er forfatterens, dog inspireret af en tolkning, som Gansser publicerede i 1977 efter feltarbejde i et lignende område i Ladakh. A: Dannelse af den kontinentale vulkanbue ved subduktion i perioden ca. 100–40 mio. år før nu. Farvekode i denne og følgende scener er som i legenderne til kortene side 12 og 18. B: Begyndende kollision mellem Indien og Tibet fører til obduktion af ofiolitdækket. (Subduktion og obduktion er to sider af samme sag). C: Fremskreden kollision og obduktion af det krystalline dække; ca. 15 mio. år før nu. D: Videre kollision. Den tibetanske skorpe er fordoblet i tykkelse (Argands model!) og der dannes retrofolder, som er under dannelse i dag og danner Gurla Mandhata massivet (se hvor det ligger på kortet side 18). For dem, der gerne vil læse en moderne fremstilling af Himalayas geologi er der et link til en ETH-forelæsning: http://www.structuralgeology.ethz.ch/education/teaching_material/tektonik/Lektion_10_Himalaja.pdf Illustration: Kristian Anker Rasmussen, GEUS. GEOVIDEN NR. 1 2014 19 Magasinpost UMM ID-nr. 46439 GEOVIDEN_1_2014.Testlayout2_Kontinenter i kollision 08/04/14 12.16 Side 20 Forfatteren på vej til Alperne for første gang i 1966. Lederne af ekskursionen: E. Bondesen (med alpehue) og N. Henriksen (med ryggen til). Halvt skjult: medstuderende Vagn Jensen. Ekskursionen var midlertidigt strandet pga. et nedbrudt Folkevognsrugbrød. Vi camperede i den tyske mekanikers hønsegård. Foto: Niels Kelstrup. GEOCENTER DANMARK Er et formaliseret samarbejde mellem de fire selvstændige institutioner De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS), Institut for Geoscience ved Aarhus Universitet samt Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning, samt Geologisk Museum (Statens Naturhistoriske Museum) begge ved Københavns Universitet. Geocenter Danmark er et center for geovidenskabelig forskning, uddannelse, rådgivning, innovation og formidling på højt internationalt niveau. Geocenter Danmark. REDAKTION Geoviden – Geologi og Geografi redigeres af Seniorforsker Merete Binderup (ansvarshavende) fra GEUS i samarbejde med en redaktionsgruppe. Geoviden – Geologi og Geografi udkommer fire gange om året og abonnement er gratis. Det kan bestilles ved henvendelse til Annette Thy, tlf.: 91 33 35 03, e-mail: [email protected] og på www.geocenter.dk, hvor man også kan læse den elektroniske udgave af bladet. ISSN 1604-6935 (PAPIR) ISSN 1604-8172 (ELEKTRONISK) Produktion: Annabeth Andersen, GEUS. Tryk: Rosendahls - Schultz Grafisk A/S. Forsidefoto: Emile Argand, Alphonse Jeannet, Rudolf Staub og Maurice Lugeon synger Glarusalpernes pris ved Lochseite: Portalen til forståelsen af Alperne og fire mænd som tilhørte den første generation, som ’så lyset’. Kilde: Eclogae Geologicae Helvetiae. Reprografisk arbejde: Benny Schark, GEUS. Illustrationer: Forfattere og Grafisk, GEUS. Eftertryk er tilladt med kildeangivelse. DE NATIONALE GEOLOGISKE UNDERSØGELSER FOR DANMARK OG GRØNLAND (GEUS) INSTITUT FOR GEOVIDENSKAB OG NATURFORVALTNING (IGN) Øster Voldgade 10 1350 København K Tlf: 38 14 20 00 E-mail: [email protected] Øster Voldgade 10 1350 København K Tlf: 35 32 25 00 E-mail: [email protected] GEOLOGISK MUSEUM (SNM) Øster Voldgade 5–7 1350 København K Tlf: 35 32 23 45 E-mail: [email protected] AU INSTITUT FOR GEOSCIENCE Aarhus Universitet Høegh-Guldbergs Gade 2, B.1670 8000 Århus C Tlf: 89 42 94 00 E-mail: [email protected] PortoService, Postboks 9490, 9490 Pandrup UDGIVER
© Copyright 2024